碱锰电池自动涂膜机的设计

1、设计（论文）题目办学点（系）专业班级学号学生姓名起讫日期地点指导教师淮安广播电视大学沈晖 职称 讲师淮安广播电视大学毕业设计（论文）（2020届）碱钮电池自动涂膜机的设计淮安（机电工程系）机电一体化技术05机电五108嵇友好2020年3月15日淮安广播电视大学教务处制第1章前言4碱镒电池生产设备的背景4碱镒电池生产设备介绍5本课题的研究内容6本章小结6第2章整体方案的拟定7自动涂膜机产品要求7自动涂膜机的设计方案7自动涂膜机的技术要求8本章小结8第3章电池上料机构的优化设计9几种上料装置设计方案的分析9上料装置的最终确信和优化11本章小结14第4章退料装置的优化设计15几种退料机构的分析16退

2、料机构的方案选定16本章小结16第5章结论17参考文献18致词19碱镒电池自动涂膜机的设计摘要：本文论述了碱镒电池生产设备的进展历史和现状，重点研究了碱镒电池自动涂膜机的整体设计思路和各组成部份的结构特点。包括：整体方案的拟定，电池的上料机构、自动涂膜机构、退料机构的设计。上料机构目的是保证钢壳顺利进入涂膜机构，涂膜机构是装置的核心，目的是完成对钢壳的涂膜，退料机构目的是保障钢壳顺利进入后续生产。设计的重点是电池钢壳的定位和自动涂膜，通过度析多种设计方案的优缺点，从当选择最正确方案。本装置采纳了分步设计，整个装置设打算成三个环节，别离设计，如此设计更有利于设计中问题的解决。本工作是和曹仁芳同窗

3、一起合作完成的，论文要紧是针对电池的上料机构及退料机构的设计而撰写。关键词：碱镒电池自动涂膜机优化设计第1章前言1.1碱钮电池生产设备的背景1.1.1碱钮电池的优势碱性锌镒电池具有优越的放电性能、高防漏、长贮存、靠得住、平安等优势，被以为是商品化电池中最成功的大电流应用电池，大大增进了社会的进展。以前，人们很少选用碱性电池，是因为人们对碱性电池的优良性能不了解，尽管它与一般电池相较有很高的性能价钱比。随着人民物质生活水平的提高，适应于人们需要的各类电器应运而生，现代化通信设备、办公设备和家用电器等向小型化、多功能、高功率方向进展，与其配套的小型化、高能量的电池就成为社会进展的必需。碱性电池正符

4、合如此的要求，其放电容量是一般电池的5-7倍，同充电电池相较又有着相对稳固的放电性能和工作电压，因此更适应现代化用电器具的进展趋势。此刻，随着人们自身辨别能力的提高，媒体的普遍宣传，消费者对碱性电池的优良性能将慢慢熟悉，对碱性电池的需求也将慢慢扩大1-2。1.1.2国内碱钮电池生产设备的进展国内对碱镒电池的研制很早。已有43年历史。尽管此刻国内有一批名牌碱镒电池与国际名牌碱镒电池质量水平相当。但由于设备的研制滞后，乃至停顿，严峻制约了碱镒电池的进展，产量规模长期上不去，直到去年我国碱镒电池产量也才约10亿支。占全国干电池总产量的7溢右，显然掉队于美国（85%、西欧（55%、日本（40%）等发达

5、国家和地域3-5。1.1.3国内碱钮电池生产设备的进展现状和趋势我国碱镒电池设备的研制经历了三个进展时期。初期，从1962年开始至1991年。经历了3O年，生产设备一直处于利用简单工具和简单机械的掉队水平。1962年，原上海电池厂和汇明电池厂及北京电池厂开始了碱镒电池的研制，1969年广州电池厂、梧州电池厂接踵进行了小批量生产。但是由于文革的阻碍，几乎全数中断。70年代末，上述各厂接踵恢复研制，而且原成都电池厂、重庆电池厂、武汉电池厂、杭州电池厂等一批电池厂也前后开展了研制。由于各厂在研制碱镒电池时一样只考虑研究碱镒电池的配方和工艺，而没有将碱镒电池生产的设备纳入研究范围，因此设备的研究处于滞

6、后乃至停顿状态。这时期设备处于利用简单工具和简单机械的掉队水平。如拌粉、和膏、擦胶、加渡等工序确实是靠人力利用工具来操作；打环用的是手搬足蹬的冲床封口、滚边用的是小冲床，铁壳包装也是小冲床。那时的产量很低，一样月产量只是几百支、上千支，质量水平也低，掉队的设备严峻制约了我国碱镒电池的进展。6从1991年至1996年，在短短的5年中是机械化生产线诞生、成长、鼎盛时期。1991年5月新乡电池厂研制的LR6生产线通过鉴定。该生产线由27台机械单机连接而成，装配线32人操作加上辅助工序共计67人，单班产量2万支。该生产线填补了国内空白，在90年代初期前后卖出了4条。1994年上海电池机械厂的碱镒电池生

7、产线也通过了鉴定。该生产线由20台单机组成，操作工50人，效率60支/分，上述生产线价钱廉价，每条几十万元，设备结构简单，易于操作，对工人要求不高，很适合中、小型企业利用和大型企业的初期研制。尤其上海电池机械厂与有关单位合作，实施交钥匙工程，很受欢迎。生产线60多万元一条，技术转让费20万元左右。近5年内卖诞生产线40多条与此同时全国显现了10多家从事碱镒电池单机和生产线制造厂家，它们为我国碱镒电池的进展立下了汗马功劳，去年1O亿产量中有3亿是它们的设备制造的。但是该生产线效率低，操作人员多，产品上不了规模，设备稳固性差，加上受人为因素阻碍，难于治理，产品质量上不了档次，因此也上不了规模效益。

8、从1996年12月开始，国产碱镒电池生产线实现了机电一体化。早在8O年代末期，中国原电池协会曾把消化引进碱镒电池生产线列入“八五计划”，但是由于碰到了多种困难，未能实现。成都信达实业股分不畏艰险，勇于拼搏，为了达到和超过国际碱镒电池生产线的先进水平，扬中华民族电池工业的威风，承担了对LR6生产线全套设备的设计、制造工作，开始了对引进生产线的消化和攻关工作。该项目列入了国家计委八五重点科技攻关项目打算中，该生产线由23台(套)单机组成，采纳了可编程序操纵器(PLC)为核心的电气操纵系统与传感器、气动、液压、周密机械等自动技术，效率200支/分，装配线由13人操作，班产7万支8万支。1996年12

9、月18日该生产线通过了国家计委验收，由闻名专家王纪三、夏熙、毕道治、杨先成、孙树才等组成的专家组的一致意见是：达到了90年代初引进的同类生产线的水平，为振兴我国民族经济作出了杰出的奉献7-9。1. 2碱钮电池生产设备介绍碱镒电池生产设备是由多组小的生产单元组成的一个生产系统。各小的生产单元既要保证本部份的生产，也要与自己相邻的生产单元和谐，以保障整个生产线顺利生产。以下图1-1是碱镒电池各生产单元的联系示用意。图1-1碱镒电池生产设备(1)正极环压制机：压制正极环；(2)正极环入壳机：将正极环压入电池钢壳；(3)称重机：查验装环的重量；(4)涂封口胶机：将装入正极环后的钢壳内口部涂封口胶；(5

10、)隔膜套插入机：将隔膜套插入己装好正极环的钢壳内；(6)注电解液机：向电池隔膜套注入电解液；(7)电解液吸收装置：向隔膜套注入电解液后，静置一按时刻，以便进行充分吸收；(8)注锌膏机：向吸液后的隔膜套内注入锌膏；(9)负极组件入壳机：将负极组件装入到钢壳内；(10)组装机：将电池零件组装成为成品碱镒电池(包括卡线、封口、拔直等等)；(11)检测机：对生产包装完成的电池进行出厂前的最后查验。1. 3本课题的研究内容2. 3.1研究的意义本课题主若是对碱镒电池生产线的自动涂膜机机构设计。在钢壳内表面涂敷一层导电膜，能够提高正极镒环与钢壳之间的导电性能，这是生产碱镒电池的重要环节。目前，大部份碱镒电

11、池生产厂家都采纳手工涂敷导电膜，使得操作工人多、生产效率低、涂层不均匀，电池本钱高、无法知足涂敷工艺及大量量生产要求。为保证涂敷质量，提高劳动生产率，降低电池本钱，适应大量量生产工艺要求，研制开发一种功能全，靠得住性好的高效涂膜机是超级必要的。3. 3.2本课题的具体要求确信自动涂膜机的整体设计方案，完成自动涂膜的功能。充分注意各小的生产环节和谐工作,保证机械的生产自动化、生产效率和准确性。要紧技术指标：实现碱镒电池自动生产线上的自动涂膜功能；涂层必需均匀，电池外口处不得沾有导电液；希望能够实现涂膜厚度可调；生产率应达到60只每分钟；操作简便，便于维修，本钱低；占地面积尽可能小，工作噪音尽可能

12、小。要紧进行整体方案设计，要求能够实现电池的自动上料与退料、自动涂膜，机构的工作要靠得住。4. 4本章小结随着碱镒电池生产设备的迅猛进展，对碱镒电池生产设备提出的要求愈来愈高，设计一套自动化程度高的电池生产设备便成必然，而高度的自动化来自单个生产单元的高自动化的生产与和谐，以知足此刻的电池生产设备的市场需求。第2章整体方案的拟定5. 1自动涂膜机产品要求本钱方面，市场上好的设备并非缺乏，但大部份是直接从国外入口的，价钱昂贵，性价比低。在市场经济下，产品价钱很自然成为衡量产品的重要尺度。一部好的机械必需具有高的性价比。稳固性方面，设备是用来生产的，只有高稳固性的设备才能立足于现代猛烈的市场竞争。

13、而高的稳固性确实是来自设备的良好设计与制造。简单易用性，好的设备的前提确实是要好用、易用，让生产者的操作变的简便。另外，设备的简单性是对设备本钱的延伸。在具有相同功能下，简单的确信是廉价的。这就对产品的设计提出了更高的要求。在现代的生产中，产品的设计已关系到产品的生命。产品可否在市场中立足，就看它是不是具有良好的设计。在如此的大环境下，对设计者提出了严峻的考验。设计者自身的素养关系着被设计产品的命运10-11。6. 2自动涂膜机的设计方案碱镒电池自动涂膜机是整个生产线的一个单元，在那个单元中要实现钢壳的自动涂膜，把本单元化成三个环节。工作流程如图2-1。图2-1工作流程图上料是预备时期，上料的

14、顺利进行是后序生产的保障。自动涂膜是整个工作的核心内容，它的好坏直接关系到电池质量，设计要求严格。退料是为了让钢壳顺利的进入下一个单元，以保证整个电池生产线的流畅。7. 3自动涂膜机的技术要求碱镒电池生产线对钢壳的自动涂膜。具体要求如下：(1)上料，在上料进程中要保证钢壳的定位，要求钢壳要持续上料且排列要整齐，不能显现钢壳的倾倒，以保证钢壳的顺利涂膜。(2)涂膜，涂膜是这套机构的核心。为使钢壳完成高质量的涂膜，本设计采纳了间歇式涂膜,即在钢壳静止时对其进行涂膜，这就要求钢壳的运动是间歇的。另外，确实是要保证导电液不外溢和必然的生产效率，这些都要靠好的设计来保障。(3)退料，本单元生产的最后一个

15、环节。退出的钢壳将进入下一个生产单元的上料环节，因此退料的具体要求与上料大体一致，再也不多述。2. 4本章小结本章要紧讲述了自动涂膜机构的整体设计方案，并对具体的设计提出了产品要求和技术要求，以使这套机构能知足生产需求。重点是机构的整体设计方案，把整体设计分成三个部份，各部份又围绕着那个整体，彼此之间和谐，使整体达到最优化。这种设计思路的益处能把整个设计需要解决的问题层次化，有便于问题的各个击破，简化设计。第3章电池上料机构的优化设计3. 1几种上料装置设计方案的分析电池刚壳的上料是整个机构的先行部份，上料的好坏直接关系到后续工作可否顺利进行，设计一个好的上料装置是十分必要的，一个好的上料装置

16、确实是要知足以下几点要求：(1)装置的结构要力求简单，容易制造和安装。(2)该装置能专门好的完成上料的要求，不能显现电池钢壳倾倒的现象。下面有几种上料装置如下：第一种：采纳特殊的传送带，如图3-1所示。图3-1方案1的原理示用意1电池2传送带这种机构大体知足了电池在上料时的定位，能保证电池在上料时不倾倒，也能保证电池的持续上料，可是这种装置有它的不足，包括以下几个方面：(1)由于这种传送带不是标准带，因此其价钱比较昂贵，且要自行设计，比较费时，性价比低，对整个装置的价钱有专门大的阻碍。(2)由于内部是平传，因此容易显现打滑现象，如此会致使外齿形错位，如此电池的定位就不准确，可能致使电池上料的终

17、断，阻碍生产效率，严峻时，可能出此刻涂膜时显现空位，而使电导液喷到机械上，造成危险。第二种：外形与第一种相似，可是内部采纳同步带，是第一种带的改良型。通过如此的改良以后，保证了外齿形的同步，可不能显现外齿形的错位而致使上料终断，可是带来如下问题：(1)这也是一种超级特殊的传送带，需要定制。如此，由于需求量不是专门大，单根的价钱会超级高，这种传送带大体上不能取得。(2)同步带传动对中心距的要求较高，如此给加工带来了必然的困难，同时给安装也带来必然的难度，不符合机构的简单性。第三种：考虑上面设计，采纳平带来完成。由于电池上料只要电池不倾倒即可，电池上料示用意如图3-2。图3-2方案3原理示用意1轴

18、2平带3电池4平带轮用两根平带传送，别离位于电池的南北双侧，如此就完成了电池的南北定位，且一样完成了电池的传送，大体知足要求，但也有一些问题，如下：(1)这种结构虽容易实现，可是由于带轮的轴与工作台面是垂直的，因此安装比较烦琐。(2)这种装置的驱动要保证靠近电池的两平带运动方向一致，且传送的速度要相等，因此要另行设计驱动装置，给设计的任务加重，阻碍效率。第四种：是第三种的改良机构，如图3-3。1轴2电池3挡板4平带5平带轮电池的一边用一个挡板，另一边用平带，这种装置的结构简单，易用性强，可是又有新问题,如下:(1)由于采纳单边传送，如此电池钢壳在单边摩擦力的作用下产生一个转矩，电池的钢壳显现自

19、转现象，由于电池的钢壳是紧挨着的，如此，相邻两钢壳由于相对转动而产生大的摩擦。(2)一样由于传送带轮转轴垂直于工作台面，极为不易定位和安装，因此最好不要采纳轴垂直工作台面的情形，在设计中也应尽可能幸免。第五种：在第四种的基础上再加以改良，针对第四种方案显现的一系列问题和上料的具体要求，从实际动身取得以下装置结构，如图3-4。IIIIII12345图3-4方案5原理示用意1轴2V型带3V型带轮4电池5挡板如此就解决了第四种方案的要紧问题了。电池的定位靠两个挡板完成，而电池的传送那么依托电池与带之间的静摩擦力来完成，知足了电池传送要求。通过以上五种方案优缺点的分析，能够看出第五种方案是最优的方案，

20、它是前四种方案优化的结果。有前四种方案的优势，同时幸免了前四种方案的诸多缺点。在众多方案中，每一个方案之间都有必然的联系，一个好的设计方案确实是来自对众多方案的优化，以更好地知足实际需求。在设计时要以简单有效为标准，这就要求设计师们要设计多种方案，再对各方案进行分析，取其精华，去其糟粕，使整个设计达到最优化。3.2上料装置的最终确信和优化3.2.1问题的提出通过节的对照，确信了第五种方案作为电池上料传送装置，可是还要解决以下问题：(1)板的选材(2)传送带的选型(3)驱动电机的选择这三个问题关系到上料装置的可行性、易用性和性价比。3.2.2问题的解决第一个问题的解决选材遵循以下几个原那么：电池

21、钢壳与挡板的摩擦问题，应幸免钢壳的外表面显现划痕。另外，应选择两种摩擦系数小的材料，且有必然自润滑，下表给出一些材料的摩擦系数。表3-1物体1在物体2上面静止或运动的静摩擦系数和动摩擦系数12静摩擦系数钢钢0.70.5钢铸铁0.180.23黄铜钢0.530.36时铸铁0.28-0.6黄铜铸铁0.3橡胶路面0.71注：本数据摘自由表3-1可知，钢对钢的摩擦系数最小，但那要求钢的表面要滑腻，且加工费用比一样材料高出许多，但是橡胶制品要比钢的硬度低，因此选择橡胶制品作为挡板要比钢好。由橡胶与路面的动摩擦系数只有，推出橡胶与钢的摩擦系数在之间，且橡胶具有必然的自润滑能力，综上所述，橡胶制品是一个不错的

22、选择。第二个问题的解决由于电池的直径只有10mm因此传送带不能太宽，如此就限制了带的类型的选择，一样平带的最小宽度都大于16mm不适合。而v带的宽度范围比较大；Y型的一般V带的的宽度为6mm能知足需求，在市场上能够直接买到，另外平带的带轮的直径比较大，如此使整体的结构不紧凑，而V带带轮的最小直径比较小，如此选Y型V带作为传送带是比较理想的。第三个问题的解决在选择驱动电机应知足以下几个要求：电机的功率不要太大；电机的转速不要太快，由于生产效率是60只/分，电池的直径是10mm因此带的速度要大于600mm/min,而带轮的直径是30mm由此可知带轮每分钟至少要转动20转，在考虑到其它因素的阻碍，选

23、定了带轮的转速为每分钟25转，选定自带减速的电机；电机的尺寸不能太大；电机的自重不能太大；电机最好是交流电机。通过上网搜寻关于电机的厂家和一些生产品信息和对各类产品的对照，确信电机型号为70YY(YS)J-15,具体的参数如下表3-2。表3-2电机的安装参数型号速比LL170YY(YS)J-151:201:180119mm39安装图如下:图3-5电机安装尺寸表3-3性能参数如下表25转/分604.5W3. 2.3上料机构的确信和优化通过节三个问题的解决，对整个上料传送装置进行了整体的优化，由于驱动电机和传送装置之间的传动是超级重要的一个环节，选择什么样的传动方式就变得超级重要，这对整个上料传送

24、装置的易用性，简单性阻碍专门大，因此要谨慎。传动方式有多种，包括：带传动、齿轮传动、蜗杆传动、链传动。要从当选择最适合的传动，第一分析各传动的优缺点。(1)带传动的优缺点：优势：能缓和载荷冲击；运行平稳，无噪声；制造和安装精度不像齿轮传动那样严格；过载时将引发带在带轮上打滑，因此可避免其它零件的损坏；可增加带长以适应中心距较大的工作条件(可达15m)。缺点：有弹性滑动和打滑，使效率降低且不能维持准确的传动比；传递一样大的圆周力时，轮廓尺寸和轴的压力都比啮合传动大；带的寿命短。(2)齿轮传动的优缺点：优势：工作靠得住，利用寿命长；瞬时传动比为常数；传动效率高；结构紧凑；功率和速度利用范围很广。缺

25、点：齿轮制造需专用的机床和设备，本钱较高；精度低时，振动和噪声较大；不宜用于轴间距大的传动。(3)蜗杆传动的要紧优势是结构紧凑、工作平稳、无噪声、冲击振动小和能取得专门大的单级传动比。缺点是制造要求的精度比较高，价钱比较贵。(4)链传动的优缺点：优势：没有滑动；工况相同时，传动尺寸比较紧凑；不需要专门大的张紧力，作用在轴上的载荷较小；效率较高；能在温度较高、湿度较大的环境中利用等。缺点：只能用于平行轴间的传动；瞬时速度不均匀，高速运转时不如带传动平稳; 荷转变专门大和急促换向的传动中应用；工作时有噪声；制造费用比带传动高等。通过以上各传动优缺点的分析，结合本设计的实际情形，选择带传动是最理想的

26、, 动中以V带最理想，由于 V型带的最小带轮直径比平带的最小带轮直径要小，且不宜在载而在带传V型带的宽度范围比平带的宽度范围要大，而选择V带及带轮有利用结构的简化。想的上料传送机构的设计能够告一段落。通过以上工作的完成，一个理3. 2. 4 V型带的相关计算传送带的设计计算选带的型号由参考文献14表得选Y型小带轮直径由参考文献14表取D130mm大带轮直径D2D1n1n2取D230mm初取中心距D1D260mm市长D1D222a一）22a154.2mm基准带长由参考文献14Ld200mm中心距小轮包角D1D224（lDi 2T （）52.9mm1180D2D160180驱动带的计算与传送带相似

27、，不在另写。3. 3本章小结本章是关于碱镒电池自动涂膜机的第一个环节钢壳的上料,对其进行了优化设计。通过几种设计方案的分析，比较几种方案的优缺点，从当选取最优的。第4章退料装置的优化设计4. 1几种退料机构的分析退料是下一个生产单元顺利进行的保障，退料装置确实是要把已涂膜的钢壳圆滑的送入退料槽，具体有以下几种设计方案，如下：第一种：采纳气压缸，把钢壳送入退料槽中，如图4-1所示。图4-1方案1原理示用意1钢壳2退料槽3气缸当钢壳转到退料槽位置时，用一个气缸将钢壳顶入退料槽中，这种方案在理论上是可行的，可是气缸不易安装。因为齿形轮与底盘是转动的，而要求气缸要固定，因此气缸必需被安装在另一个支撑架

28、上，给设计造成不便。第二种：通过机械装置，由分析可知，电池退料，包括两个方向的运动，如图4-2所示。图4-2方案2原理示用意1钢壳2退料槽第一确信钢壳出料位和退料槽位，通过两位置电池的相切圆，让钢壳从退料位圆滑的进入退料槽。这种装置结构简单，容易实现。4.2退料机构的方案选定由的方案分析可知，第一种方案能够实现钢壳的自动退料，可是气缸的安装须另行设计支架,给设计的任务加重，且结构比较复杂。而第二种方案是用应了纯机械实现的，有结构简单、易实现、低本钱等特点。因此第二种方案较好。4.3本章小结本章论述了电池自动涂膜机的最后一个环节一一钢壳的退料。通过对两种设计方案的分析,得出它们各自的优缺点，应用对照的方式选出了最正确设计方案。第5章结论碱镒电池在生活中的需求愈来愈大，对碱镒电池的质量要求也不断提高，这对生产厂家的生产设备提出了严峻的考验。许多厂家的手工作坊式生产必将将退出市场。鉴于此，设计一种高效率低价钱的设备将有着广漠的市场前景。本课题是设备的一个生产单元一一电池自动涂膜机，由于技术缘故，大多数生产厂家都